重力式谷糙分離機(jī)設(shè)計(jì)【谷物清選機(jī)設(shè)計(jì)】【谷物分離機(jī)設(shè)計(jì)】,谷物清選機(jī)設(shè)計(jì),谷物分離機(jī)設(shè)計(jì),重力式谷糙分離機(jī)設(shè)計(jì)【谷物清選機(jī)設(shè)計(jì)】【谷物分離機(jī)設(shè)計(jì)】,重力,式谷糙,分離,設(shè)計(jì),谷物,清選機(jī) 目 錄 1 緒論 .1 1.1 本課題來源及研究的目的和意義 .2 1.2 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 .3 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 .3 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析 .3 1.3 研究重力式分離可行性在于 .3 2 設(shè)計(jì)方案的選擇 .4 2.1 整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .4 2.2 重力式谷糙分離機(jī)的工作 .5 2.3 方案的確定 .5 3.動(dòng)力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 .6 3.1 參數(shù)選擇的依據(jù) .6 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .6 4.主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .8 4.1 凸輪的設(shè)計(jì) .8 4.2.凸輪軸的設(shè)計(jì) .8 4.2.1.凸輪軸的計(jì)算和校核 .8 4.2.2. 凸輪軸最小直徑的計(jì)算 .9 4.3. 凸輪軸剛度的驗(yàn)算 .9 4.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .10 5.谷糙分離過程 .12 5.1 谷糙分離過程概述 .12 5.2 谷糙分離板的運(yùn)動(dòng)分析 .12 5.3 谷糙分離板的上物料的運(yùn)動(dòng)分析 .13 5.3.1 谷糙分離板的上料層稻谷的運(yùn)動(dòng) .13 5.3.2 谷糙分離板的下料層糙米的運(yùn)動(dòng)分析 .16 5.4 對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的分析 .17 6 結(jié)論 .18 6.1 關(guān)于逐漸完成的分層與分流問題 .18 6.2 關(guān)于稻谷分流后的運(yùn)動(dòng) .18 6.3 關(guān)于流動(dòng)跡線問題 .19 小 結(jié) .21 致 謝 .22 參考文獻(xiàn) 22 1 重力式谷糙分離機(jī)設(shè)計(jì) 1 緒論 緒論隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度， 提高農(nóng)民的積極性。同時(shí)要使谷糙分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng) 度。我國在重力式谷糙分離機(jī)研制過程中，需要進(jìn)一步完善與去除設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。 在引進(jìn)基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的分離機(jī)，加強(qiáng)自動(dòng)重力式的研究， 增加檢測(cè)與傳感裝置，適時(shí)地控制分離過程。力求達(dá)到預(yù)期的分離效果。同時(shí)還要加強(qiáng)自 動(dòng)分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)分離機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。 1.1 本課題來源及研究的目的和意義 谷糙在不同大小是分離機(jī)械中的主要問題，因此要了解稻谷和糙米在不同的分離階段 所需要的分離和分層情況，可根據(jù)谷和糙的大小和形狀，分析谷糙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，調(diào)節(jié)上下 料板的運(yùn)動(dòng)量，充分利用地球的吸引力，以最少的能量投入達(dá)到更高的收入從而提高能量 利用率，改善工作環(huán)境，增加農(nóng)業(yè)種植效益。單臂連桿重力式谷糙分離機(jī)，由于縮小了凸 臺(tái)分級(jí)板的尺寸，減少了級(jí)層，并且采用了單臂連桿傳動(dòng)，分離箱體內(nèi)側(cè)進(jìn)料方式，從而 使整機(jī)體積大為縮小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在日產(chǎn)噸以下大米的小組合米機(jī)配套中，凈糙含谷 少，回礱谷含糙率低。在進(jìn)入碾米（面）機(jī)之前把稻谷中的秸稈、枝節(jié)、砂石、灰塵分離 出來 保證米潔凈度。利用谷糙之間的比重、粒度及表面摩擦系數(shù)的差別，借雙向傾斜、往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作板之作用，增加自動(dòng)分級(jí)來進(jìn)行谷糙分離的設(shè)備。 重力式谷糙分離機(jī)分離谷糙的最大特點(diǎn)在于振動(dòng)分離的結(jié)構(gòu)體系是綜合稻谷和糙米的 物理特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。谷糙在分離過程中都是沿用傳統(tǒng)的人工分離的方法，傳統(tǒng)分離方 法勞動(dòng)力大、強(qiáng)度大，適應(yīng)性低，能耗高、效率較低等問題。要實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)谷糙分離技術(shù) 向現(xiàn)代谷糙技術(shù)的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，大力發(fā)展谷糙分離機(jī)械化。為了充分利用資源減少 人工勞動(dòng)，爭(zhēng)取高產(chǎn)，機(jī)械化分離是有效途徑。這樣可以解決人工分離過程中的栽植勞動(dòng) 強(qiáng)度大，所需勞動(dòng)力較多，工具原始，成本高、效率低，質(zhì)量難以保證的問題?，F(xiàn)代設(shè)計(jì) 方法不僅要考慮機(jī)械靜強(qiáng)度，而且還要考慮機(jī)械的動(dòng)態(tài)性，這樣才能提高機(jī)械設(shè)備的性能 和效率。隨著分離技術(shù)的作用日益突出，降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率，機(jī)械分 離質(zhì)量穩(wěn)定可靠，為谷糙分離的規(guī)?；岣吡饲疤?，為工業(yè)作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。 農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展已經(jīng)步入新的歷史起點(diǎn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化作為發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的主要內(nèi)和 主要標(biāo)志，適合地區(qū)生產(chǎn)需要的分離機(jī)種類較少、單一，科技含量不高，不能滿足果業(yè)生 產(chǎn)發(fā)展的要求。人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，需勞動(dòng)力多，效率低，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)作物出產(chǎn)的發(fā)展， 不能較快地推進(jìn)農(nóng)業(yè)工業(yè)化的發(fā)展。新型的重力式谷糙分離機(jī)的改造和設(shè)計(jì)提高了機(jī)具的 性能和效率，并為其他的林業(yè)與木工機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)開辟新的道路，使得我國的機(jī)械趕得上 時(shí)代并達(dá)到世界的水平，這對(duì)于提高我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動(dòng)作用，同時(shí)對(duì)于 我國農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。也對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 因此，加快發(fā)展重力式谷糙分離機(jī)勢(shì)在必行。 1.2 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀分析 中國改革開放30多年來，在政治、經(jīng)濟(jì)和科技上已取得了舉世矚目的成就，有力地促 進(jìn)了農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)。其中對(duì)“三農(nóng)”的投入相對(duì)也是比較多的， 因此，農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度還是比較快的，特別是谷糙分離機(jī)這塊更是有很大變化，為適應(yīng)集 約化，規(guī)?；潭雀叩淖魑锷a(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，由歐美國家率先提出的，其邊際效應(yīng) 與經(jīng)營規(guī)模成正相關(guān)。自動(dòng)谷糙分離機(jī)也是這樣。隨著我國農(nóng)村市場(chǎng)化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整， 在墾區(qū)農(nóng)場(chǎng)和大面積作物生產(chǎn)原區(qū)，借助于精確農(nóng)作物精確管理是通過把收割的谷糙塊劃 2 分為若干個(gè)特性相對(duì)一致的小單元的思路來展開，所以谷糙分離機(jī)技術(shù)可以不使用變量控 制設(shè)備，可采用人工和小機(jī)械操作。不過我們應(yīng)看到重力式谷糙分離機(jī)技術(shù)在我國仍處于 摸索階段，所以在我國開展重力式谷糙分離機(jī)必須結(jié)合結(jié)合節(jié)能環(huán)保的思想，在實(shí)踐中不 斷探索總結(jié)。 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀分析 谷糙分離機(jī)是日本佐助公司早年的發(fā)明。我國糧機(jī)科技工作者和國外的一些相關(guān)領(lǐng)域 的專家對(duì)谷糙分離機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了甚為深入的研究，并取得了多項(xiàng)專利陳果。 一些文獻(xiàn)闡述了物料在分離板上進(jìn)行谷糙分離的基本原理和特定情況下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并以 實(shí)驗(yàn)分析方法，描述了谷糙分離的工藝過程和工藝效果，討論了結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)主參數(shù)對(duì)分離 效果的影響。在世界范圍內(nèi),重力式谷糙分離機(jī)技術(shù)已很成熟,并已形成行業(yè),正在以優(yōu)良 的性能不斷地沖擊谷糙分離機(jī)市場(chǎng)。國外的重力式谷糙分離機(jī)發(fā)展很早,MGCZ 型谷糙分離 機(jī),TGCZ 型谷糙分離機(jī)，PS 系列谷糙分離機(jī)等等。現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代機(jī)械。就是現(xiàn)代化分離 利用機(jī)械但也離不開人的操作，在任何的設(shè)計(jì)中都要積極的考慮到人機(jī)工程學(xué)原理。凡 是人使用的各種機(jī)械設(shè)備，都應(yīng)進(jìn)行完善的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，以其符合人的心理和生理 學(xué)特性，從而最大限度地減輕使用者的操作疲勞和心理負(fù)擔(dān)，能夠使人舒適和高效率的工 作，使整個(gè)人機(jī)系統(tǒng)具有和諧的人機(jī)關(guān)系和最優(yōu)的綜合效能。盡量減少噪音對(duì)操作者的 影響，同時(shí)要考慮安全性，操作者在操作機(jī)械的時(shí)候要有足夠的時(shí)間和空間，提高操作者 的安全系數(shù)。 1.3 研究重力式分離可行性在于 重力式谷糙分離機(jī)應(yīng)用可充分節(jié)約我國電力資源，減少社會(huì)對(duì)電力的成本。 谷糙分離勞動(dòng)量大，不易以人工來充分利用，所以必須通過機(jī)械的施用以節(jié)省人工 及時(shí)間，這樣才能達(dá)到事半功倍的效果。 隨著畜農(nóng)業(yè)的快速、規(guī)?；l(fā)展，主要農(nóng)作物數(shù)量越來越多，若沒有有效加以充分 處理，日積月累，直接就造成經(jīng)濟(jì)損失，所以重力式谷糙分離的方法，如有適當(dāng)?shù)臋C(jī)具加 以利用，可直接提升利用效率達(dá)到物盡其用的目的。 我國一般農(nóng)家在谷糙分離上還停留在人工勞力階段，相當(dāng)辛勞，加上農(nóng)村青年人口 外流、農(nóng)村人力老化，為了節(jié)省農(nóng)民們?cè)谑斋@作業(yè)時(shí)勞力的負(fù)擔(dān)，以達(dá)到省時(shí)省工的目標(biāo) 并降低成本，最佳解決途徑應(yīng)使其機(jī)械化。 根據(jù)我國對(duì)農(nóng)業(yè)的處理情況，本文對(duì)重力式谷糙分離機(jī)進(jìn)行了研究。重力式谷糙分離 機(jī)利用勢(shì)能，分離純度好，因此具有廣泛的使用價(jià)值。 重力式谷糙分離機(jī)按分離過程方式分為加谷糙、分離篩和谷糙分離三類。本設(shè)計(jì)采用 機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，按我國勞動(dòng)人民的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣，設(shè)計(jì)出重力式分離機(jī)。結(jié)合目前的研究條 件，此有重力式谷糙分離機(jī)擬采用偏心輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和上下物料板為主要的工作部件的結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，傳動(dòng)效率高，同時(shí)能適應(yīng)現(xiàn)有的農(nóng)場(chǎng)。本課題的主要?jiǎng)恿碓?于機(jī)的電機(jī)，經(jīng)過電力的傳動(dòng)使偏心輪運(yùn)動(dòng)，重力式谷糙分離機(jī)的最大特點(diǎn)在于振動(dòng)分離 機(jī)構(gòu)體系是綜合稻谷和糙米的物理特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。按照物料在分離板上的主要運(yùn)動(dòng)方 式可以把谷糙分離全過程用分層和分流兩個(gè)概念來描述。谷糙混合物從進(jìn)料口落到分離板 后，由于受分離板振動(dòng)作用以及顆粒之間固有的物性差異而首先產(chǎn)生物料間的相互分層運(yùn) 動(dòng)（自動(dòng)分級(jí)） 。一般來說，在前段篩板上較短時(shí)間內(nèi)完成的自動(dòng)分級(jí)過程使得糙米“沉 到下層而與分離板接觸，稻谷浮”于糙米層之上。這樣由于兩層物料的力學(xué)環(huán)境不同， 在以后的流動(dòng)就產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)跡線，也就是谷糙的分流。分流過程按其本質(zhì) 來說是由于物料于物料之間，物料于分離板之間的摩擦方式和摩擦系數(shù)不同而發(fā)生的。 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)的投入和技術(shù)創(chuàng)新。加大宣傳力度，提高 農(nóng)民的積極性。同時(shí)要使分離的穩(wěn)定性和速度大大提高，降低生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。我國 3 在重力式谷糙分離機(jī)研制過程中，需要進(jìn)一步完善與收割設(shè)施及相應(yīng)的配套技術(shù)。在引進(jìn) 基礎(chǔ)上要克服不足，盡量設(shè)計(jì)出適合經(jīng)濟(jì)作物的分離機(jī)，加強(qiáng)自動(dòng)收割器于分離機(jī)的結(jié)合 研究，增加檢測(cè)與傳感裝置，適時(shí)地控制栽植過程。力求達(dá)到預(yù)期的分離效果。同時(shí)還要 加強(qiáng)分離機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)將分離篩的通用性，增強(qiáng)分離機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性，提高其通用性。 2 設(shè)計(jì)方案的選擇 2.1 整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單臂式重力谷糙分離機(jī)，主要與 7 個(gè)部件組成，是進(jìn)料機(jī)構(gòu)，均料機(jī)構(gòu)，分離箱體， 偏心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支承機(jī)構(gòu)，和機(jī)座組成。分離箱體采用整體框架密閉設(shè)計(jì)，既美觀，又能 防止粉塵外揚(yáng)，有利于改善操作環(huán)境和文明生產(chǎn)，同時(shí)提高了箱體的可靠性。分離板上的 分級(jí)區(qū)的設(shè)立，滿足了產(chǎn)量，降低了凈糙含谷和回礱含糙率，穩(wěn)定了工藝效果。減震機(jī)構(gòu) 具有減振效果好，運(yùn)行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，同時(shí)降低了動(dòng)力的消耗。該機(jī)的全面的技術(shù)測(cè)定， 產(chǎn)量為 2.8-3.6t/h,凈糙含谷為 7-10 顆/kg,回礱效率為 8-14%，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。 可以勝任谷糙分離的工作。 均料機(jī)構(gòu)：谷糙混合物流入均料機(jī)構(gòu)，通過大雜篩板的作用，自動(dòng)清除混合物中的大 中雜物；調(diào)節(jié)分料槽板，能均勻地向分料板輸送物料。 分離箱體：分離箱體采取整體框架密閉設(shè)計(jì)，造型美觀，且能防止粉塵外揚(yáng)。分離板 式該機(jī)的主要工作部件，被固定在箱體內(nèi)，借助電機(jī)的動(dòng)力，作往復(fù)振動(dòng)，從而分離出純 凈的糙米；分離盤的進(jìn)料口的適合位置設(shè)計(jì)有一定區(qū)域的分級(jí)區(qū)，分級(jí)區(qū)的設(shè)立有利于谷 糙間的分級(jí)、分離和分流，起到穩(wěn)定和提高工藝性能耳朵作用。 偏心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：借助電機(jī)動(dòng)力的作用，運(yùn)用偏心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既凸輪使分離箱作正弦往復(fù) 的運(yùn)動(dòng)。 支承機(jī)構(gòu)：支持定位分離箱體，保證分離箱體的運(yùn)動(dòng)軌跡；升降系統(tǒng)能靈活調(diào)節(jié)分離 箱體的分離角，以滿足工藝性能的需要。 重力式谷糙分離機(jī)設(shè)計(jì)圖 2-1 如下 4 圖 2-1 重力式谷糙分離機(jī) 2.2 重力式谷糙分離機(jī)的工作 谷糙混合物到回礱谷機(jī)的過程如圖 2-2 所示，谷糙混合物在均料機(jī)構(gòu)中去除大中雜物之 后進(jìn)入分離篩中，利用分離板的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得稻谷與糙運(yùn)動(dòng)方向相反，最終使得谷和糙分 離的進(jìn)米機(jī)和回礱谷機(jī)。可以分離的谷物可以使稻谷，小麥或者是高粱等。調(diào)節(jié)偏心機(jī)構(gòu) 的頻率可以使綜合稻谷和糙米的物理特性得谷物，由于受分離板振動(dòng)作用以及顆粒之間固 有的物性差異而首先產(chǎn)生物料間的相互分層運(yùn)動(dòng)（自動(dòng)分級(jí)） 。 圖 2-2 谷糙分離過程圖 2.3 方案的確定 運(yùn)用單臂連桿重力谷糙分離機(jī)，在分離箱體內(nèi)有若干層傾斜布置的分離篩板 1，在每 層分離篩板 1 上增加與之形成一定夾角的、傾斜方向與之相反的副分離篩板 2；副分離篩 板 2 的寬度與分離篩板 1 的寬度之比為 0.30.51；在副分離篩板 2 與分離篩板 1 的夾 角的角軸線上設(shè)一長度小于分離篩板 1 的擋板 3；角軸線的右側(cè)為正向區(qū)，其上設(shè)正向凸 臺(tái)或凹槽推進(jìn)面，方向向右；角軸線的左側(cè)為反向區(qū)，其上設(shè)反向凸臺(tái)或凹槽推進(jìn)面，方 向向左。本實(shí)用新型能使物料在篩面上的分離更加充分，同時(shí)也提高了單位面積的產(chǎn)量， 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，使用維護(hù)方便，分離效果高等優(yōu)點(diǎn)，可作為現(xiàn)有谷糙分離 篩的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 單臂式重力谷糙分離機(jī)，由于縮小了凸臺(tái)分級(jí)板的尺寸，減少了級(jí)層，并且采用了單 臂連桿傳動(dòng)，分離箱體內(nèi)側(cè)進(jìn)料方式，從而使整機(jī)體積大為縮小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在日產(chǎn) 噸以下大米的小組合米機(jī)配套中，凈糙含谷少，回礱谷含糙率低。 采用獲得專利的機(jī)械結(jié)構(gòu)，自平衡效果好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、機(jī)械性能穩(wěn)定可靠。整機(jī)結(jié)構(gòu) 緊湊，占地面積小，工藝流程安排簡(jiǎn)單方便（只有三個(gè)出口） 。 采用不銹鋼制造的分離篩 板，表面光滑，經(jīng)久耐用不粘糠，適用范圍廣，分離能力強(qiáng)，可適應(yīng)長短粒型稻米谷糙的 分離。 能耗低, 噪音小，單位篩理面積大，產(chǎn)量高（與雙體重力谷糙分離機(jī)單邊產(chǎn)量一致） 。 結(jié)合國內(nèi)外稻米原料的實(shí)際，適應(yīng)現(xiàn)代碾米企業(yè)生產(chǎn)工藝需要，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新型谷糙分離 設(shè)備,具備較高的性價(jià)比，是日產(chǎn) 80-100 噸米廠非常實(shí)用的谷糙分離設(shè)備。 3.動(dòng)力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 參數(shù)選擇的依據(jù) 根據(jù)現(xiàn)有谷糙分離機(jī)的工作原理，結(jié)合查閱資料確定了重力式谷糙分離機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳 動(dòng)方案，根據(jù)谷糙的特性，對(duì)重力式谷糙機(jī)工作時(shí)的力進(jìn)行了分析推導(dǎo)，得出了旋轉(zhuǎn)時(shí)離 心力的計(jì)算公式，為計(jì)算往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的功率提供了理論依據(jù)，也為結(jié)構(gòu)有限元分析提 供了力學(xué)模型。 建立結(jié)構(gòu)草圖，運(yùn)用以參數(shù)化特征思想為基礎(chǔ)的 CAD 軟件對(duì)重力式谷糙機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并求解出偏心輪在一定轉(zhuǎn)速時(shí)消耗的功率，從而求出整個(gè)重力式谷糙分離機(jī)消耗的功率， 5 根據(jù)計(jì)算功率選擇電機(jī)。 3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 經(jīng)查閱手冊(cè)及相關(guān)資料，只要軸轉(zhuǎn)矩滿足 T5N m，即可滿足一般谷糙的分離。由 于偏心輪太快了反而不好，不能保證質(zhì)量，初步擬定轉(zhuǎn)速 250r/min，取轉(zhuǎn)矩 T=15 Nm 950np （31） WkTp7.950 （32） 由于功率不大，為了使用方便，選用單相電動(dòng)機(jī)，額定電壓是 220V 的。 查閱機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，可選用小功率異步電動(dòng)機(jī) YC 系列。該系列的特點(diǎn)是單相電 容起動(dòng)，起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小，適用于滿載起動(dòng)的機(jī)械。這樣在進(jìn)行分離時(shí)完全可以 將谷糙放進(jìn)料斗以后在開動(dòng)機(jī)器。 根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查出的電動(dòng)機(jī)型號(hào)有以下兩種傳動(dòng)比選擇 方案符合，如下表據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)可知有： 表 3-1 電動(dòng)機(jī)的類型 方案 電動(dòng)機(jī)型 號(hào) 額定功率 /W 電壓 /V 轉(zhuǎn)速 minr 電動(dòng)機(jī) 質(zhì)量 kg 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)比 1 YC90L4 750 220 1400 23 3 2 YC90S2 750 220 2800 22 6 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量以及傳動(dòng)比。由于采用 V 帶傳動(dòng)，采用第一種方 案，設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)比為 3 即可，不必另外安裝減速器。故采用第一種方案。因此選定電動(dòng) 機(jī)的型號(hào)是 YC90L4。 該電動(dòng)機(jī)的主要外型和安裝尺寸如下表 32： 表 3-2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸 其主要外形安裝尺寸如圖 31 中心高 外形尺寸 地腳安裝尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 90 310190175 100140 10 5024 8 6 圖 3-3 電動(dòng)機(jī)主要外形安裝尺寸 根據(jù)轉(zhuǎn)速初步確定傳動(dòng)比為 i=3， 電動(dòng)機(jī)功率 Pd=750W，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 （33） MNnpTdd 12.590 其中 nd電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 刀盤軸輸入功率 P=pdv=750W0.94=720W （34） v=0.94 其中 vV 帶傳遞效率 這樣刀盤軸的轉(zhuǎn)矩 （35）MNiTvd 7.1496.0312.50 轉(zhuǎn)矩也符合要求。 刀盤軸轉(zhuǎn)速 （36） min/4/ rind 4.主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 凸輪的設(shè)計(jì) 凸輪的運(yùn)動(dòng)可以頂起分離板的上下運(yùn)動(dòng)，分離板的上下運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)行均料開關(guān)的開 閉。其次，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)過程可以通過計(jì)算基圓分析可得。 將余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律代入壓力角公式 )cos1(2 inarct1hRb （41） 的 函 數(shù) 關(guān) 系和 bmR 7 21)(arctnhRbm （42） 令 ，求出mbR37.641)tan(221h 為簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)于對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，可按俠士公式計(jì)算基圓半徑 bR （假定 發(fā)生在推程的中點(diǎn)2t1hvRmbm 處，且具有最大速度 ，這樣假定的誤差一般不會(huì)很大）2hs mm90.62tan1hvmb 圖 4-1 凸輪的輪廓線 4.2.凸輪軸的設(shè)計(jì) 軸和凸輪連為一體，軸的右端連接傳動(dòng)部分，左端連接傳動(dòng)部分，根據(jù)傳動(dòng)部分傳動(dòng) 到凸輪軸的速度及功率， 4.2.1.凸輪軸的計(jì)算和校核 凸輪軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭 轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因 此，疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求 保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如軸承等將由于軸的變 形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證 傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情 況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 4.2.2. 凸輪軸最小直徑的計(jì)算 P=p kw 8 P-電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 7.5kw p該傳動(dòng)軸的輸入功率 從電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積（不計(jì)該軸軸承上的效率） 。 n電動(dòng)機(jī)的速度為 1400r/min。 c-常數(shù) (4-3)(3mn pcd 計(jì)算轉(zhuǎn)速 n 是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速 圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定， 軸 n=420 r/min ； 由式 4-3 ： 112.5 =30mm3npcd34208 得軸 d 5=30mm ； 4.3. 凸輪軸剛度的驗(yàn)算 1）.軸的彎曲變形的條件和允許值 軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上凸輪和軸承處的橈度 y 和傾角 。各類軸的橈度 y 和裝凸輪和軸承處傾角 ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值Y和值，即： yY； 由于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2）.軸的彎曲變形計(jì)算公式 計(jì)算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角 時(shí)，一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁， 按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進(jìn) 行計(jì)算。由于本次設(shè)計(jì)的說明書的篇幅和時(shí)間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計(jì) 算公式為： 圖 4-2 凸輪軸扭矩 受最大扭矩 T=mg.l 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況，軸的剛度要求必須進(jìn)行校核，具體的剛度校核結(jié)果如下： 首先，把軸上的軸承所能承受的載荷在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3中查出，見下： 深溝球軸承 2105BDd 9 其基本額定載荷為： KNCr2.43 計(jì)算軸上的載荷 軸的選材為 45 號(hào)鋼，查表可知 45 號(hào)鋼的許用扭切應(yīng)力為， ， 。Mpa403 經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。 由此可得在軸上的剛度是完全合格的。因此確定凸輪軸的最小直徑為 30mm， 軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中的敏 感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本 設(shè)計(jì)采用 45 號(hào)鋼作為軸的材料。調(diào)制處理。 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn) 的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 4.4 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小帶輪的材料選擇HT150，由小帶輪的基準(zhǔn)直徑 =40mm2.5d=2.520=50mm，因此1d 小帶輪可采用實(shí)心式；由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表810得Y 型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 bd=5.3mm,ha=2.2mm,e=8mm,Z=2，d a=dd+2ha=75+22.2=80.5mm，B=(Z1)e2f=(2 1)8+212.5=33mm。 10 圖43 小帶輪結(jié)構(gòu) 大帶輪的材料選擇HT150，由大帶輪的基準(zhǔn)直徑 =224mm0）和上行（ 0）的運(yùn)動(dòng)過程，且在一個(gè)周期內(nèi)， 2dst2dst 上行后下行，下行相位應(yīng)大于上行。故 使得（式 5-7）式 =0，求得 和 ； 2sdtatb 使得（式 5-10）式 =0 求的 和 ； 2tctd 選擇參數(shù)使 - - ;btadc 而糙米的運(yùn)動(dòng)反應(yīng)為斜向上的滑動(dòng)結(jié)合 y 正向運(yùn)動(dòng)，且一個(gè)周期內(nèi) y 正向運(yùn)動(dòng)距離大 于 y 負(fù)向滑動(dòng)距離。 我們?cè)诖颂岢觯硐氲墓炔诜蛛x條件應(yīng)是反映為上滑和下滑相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)方式，而下 滑是谷糙分流的出路。 上列方程所反映情況正是如此。 17 當(dāng)曲柄在、象限時(shí)，稻谷運(yùn)動(dòng)都具有斜向下的趨勢(shì)，但稻谷可能實(shí)現(xiàn)斜向下運(yùn)動(dòng) （與 小 軸夾 角） ，而糙米因?yàn)?趨向無窮大，只能沿 y 軸正向運(yùn)動(dòng)，這樣就導(dǎo)致稻谷1x 和糙米運(yùn)動(dòng)方向不同而產(chǎn)生分流。這種分流本質(zhì)上來說是谷糙之間、糙板之間摩擦特性不 同所致。 當(dāng)曲柄在、象限時(shí)，谷糙均可斜向上運(yùn)動(dòng)，但是也是因?yàn)?致使谷、糙的r 上滑加速度和加速區(qū)間不同，加速方向 a 亦不同，即谷糙間也存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這一相對(duì)運(yùn) 動(dòng)是促使分層的，其運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)也是摩擦特性不同所致。 6 結(jié)論 以上所作的運(yùn)動(dòng)分析只是單顆粒的理想運(yùn)動(dòng)情況，而且是基于分層之后理想化料層來 討論的。在實(shí)際作業(yè)中，有以下修正。 6.1 關(guān)于逐漸完成的分層與分流問題 實(shí)際情況下，因群體料流運(yùn)動(dòng)，物料在分離板上的分層和分流是逐漸完成的一個(gè)動(dòng)態(tài) 的變化過程，由于進(jìn)料壓力及料流本身引起的橫向力的作用，物料間存在堆壓和推料的作 用，加之物料顆粒、容重等特性之間無明顯的界點(diǎn)，理想化完全分層是不可能的，因此直 至分離板出口仍有來不及分流或不可能分層而分流的谷糙混合物部分。 6.2 關(guān)于稻谷分流后的運(yùn)動(dòng) 分層所得到的稻谷層在后面的運(yùn)動(dòng)中與糙米逐漸分開，并最終有部分稻谷落在分離板 上以板面為滑動(dòng)面。上面的運(yùn)動(dòng)分析是建立在糙米層之上的，離開米層后，稻谷的運(yùn)動(dòng)扔 可沿用以上公式，因?yàn)橥菘谆蛲稽c(diǎn)高度小于稻谷高度，故稻谷可以斜向上運(yùn)動(dòng)，在 x 軸正 向不受限制，此時(shí)可將分離板對(duì)稻谷的摩擦角代替原公式中的 。值得指出，稻谷在板面 上的下行運(yùn)動(dòng)主要是滾動(dòng)通過突點(diǎn)或洼孔陡邊，這樣，稻谷的整個(gè)運(yùn)動(dòng)可能是在糙米層上 的滑動(dòng)和在分離板上的滾動(dòng)，最終進(jìn)入凈谷出口。 6.3 關(guān)于流動(dòng)跡線問題 谷糙流動(dòng)宏觀及單顆粒情形見圖 61、圖 62。 從理論分析中知道稻谷和糙米作折線型運(yùn)動(dòng)，實(shí)際中因側(cè)向壓力及堆料壓力的作用， 群體流動(dòng)情況與單顆粒有所區(qū)別，整體物料呈現(xiàn)曲線形式，曲線流型的曲率和流向區(qū)域大 小受料流構(gòu)成、料量等因素的影響。 18 圖 61 谷糙在分離板上的流動(dòng)情況 19 圖 6-2 （a）帶箭頭的之字線為稻谷顆粒運(yùn)動(dòng)跡線 （b）帶箭頭的折線為糙米顆粒運(yùn)動(dòng)跡線 20 小 結(jié) 2012 年 3 月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，時(shí)至今日，設(shè)計(jì)基本完成。從最初的茫然 不知所措，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)設(shè)計(jì)過程的坎坷難以用語言 來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。回想這段日子 的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 2011 年 12 月初，正值期末考試之際，與導(dǎo)師的交流討論中我的題目定了下來是：重 力式谷糙分離機(jī)設(shè)計(jì)。在完成考試后，我便立刻著手資料的收集工作中，當(dāng)時(shí)面對(duì)浩瀚的 書海真是有些茫然，不知如何下手。在搜集資料的過程中，我認(rèn)真準(zhǔn)備了一個(gè)筆記本。我 在學(xué)校圖書館和網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我 的資料完整、精確、以便于今后設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。 直至 4 月初，資料已基本查找完畢了，我開始著手設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)過程中遇到困難 我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請(qǐng)教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè) 一個(gè)解決掉，設(shè)計(jì)也慢慢成型。而后便認(rèn)認(rèn)真真的開始大量計(jì)算設(shè)計(jì)所用到的零件，通過 不斷地摸索和反復(fù)論證，學(xué)到了許多，給自己帶來了巨大的收獲。 看著一個(gè)構(gòu)想在自己的努力下逐漸成形，這其中的喜悅時(shí)之前所無法想象的。我不會(huì) 忘記這難忘的幾個(gè)月。它給了我難忘的回憶。記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福 的心情；看著自己的設(shè)計(jì)，心里滿滿的只有喜悅而毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實(shí) 則蘊(yùn)藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多以前有所遺忘或是沒有理解的知識(shí)， 讓我對(duì)我所學(xué)過的知識(shí)有所鞏固和提高。在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長了見識(shí)。 在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。 腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神 是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升， 也會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂 的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)有很大的幫助，所以在這里非 常感謝幫助我的同學(xué)。在此更要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使 我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在我的學(xué)業(yè)和設(shè)計(jì)的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗 水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的 導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的 導(dǎo)師安老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 21 致 謝 四年的讀書生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將 面對(duì)又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲 滿囊，在設(shè)計(jì)即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。本次設(shè)計(jì)是在安靜老師的悉 心指導(dǎo)與嚴(yán)格要求下進(jìn)行的。從設(shè)計(jì)（論文）的選題、方案的設(shè)計(jì)、具體的繪圖到說明書 撰寫的每個(gè)環(huán)節(jié)，都凝聚著安老師的心血和汗水。安老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工 作作風(fēng)及對(duì)事業(yè)的奮進(jìn)執(zhí)著精神，都將使我銘記在心，并時(shí)刻激勵(lì)著我不斷追求勇往直前。 此外，本文最終得以順利完成，也是與機(jī)電院其他老師的幫助分不開的，他們?cè)谠O(shè)計(jì)過程 中給我提供了不少的意見和建議，使我少走了許多彎路，在此向他們表示深深的感謝！ 大學(xué)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的老師和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝 意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。 塔里木大學(xué)四季如春的校園，美麗如詩的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué) 習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。 “自 強(qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。 再次,感謝我的同學(xué)們,以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程 中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助 我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠(yuǎn)健康、幸福! 最后，感謝我的父母、親人們對(duì)我學(xué)習(xí)的默默支持，使我能順利完成本科學(xué)業(yè)。在未 來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，這或許是對(duì)他們最大的報(bào)答！ 參考文獻(xiàn) 22 1湯智輝，賈首星.兵團(tuán)林果業(yè)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展.農(nóng)機(jī)化研究.2008.（11）：58. 2劉磊，陳永成.兵團(tuán)稻谷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展概況.農(nóng)機(jī)化研究.2008.（9）:240241. 3金誠謙.重力式谷糙分離機(jī)作業(yè)質(zhì)量影響因素分析.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2008.（8）：196 198. 4宋代平.生態(tài)植樹機(jī)動(dòng)態(tài)性能的理論研究.東北林業(yè)大學(xué)碩士論文.2004.（9）：1105. 5于建國，屈錦衛(wèi).國內(nèi)分離機(jī)機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).農(nóng)機(jī)化.2007.(1)：5657. 6黃志兵.加快農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的思考J.中國農(nóng)機(jī).2007.(6)：4448. 7韓占全,封俊,曾愛軍. 谷物分離的現(xiàn)狀和發(fā)展前景J現(xiàn)代化農(nóng)業(yè).2000.(8).64-65 8何新川，差心玲，邵艷英.多功能谷物機(jī).農(nóng)機(jī)化.2007.1：54. 9中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院主編：農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上、下冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社， 1988,307-318 10北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院主編：農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)上、下冊(cè)，農(nóng)業(yè)出版社.1981.312-315. 11農(nóng)機(jī)實(shí)用手冊(cè)，劉景泉主編.-北京：人民交通出版.1998.685-687. 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